Анализ клеточно-свободной РНК в крови выявляет рак на ранней стадии, отслеживает резистентность и повреждение тканей

Исследователи из Stanford Medicine разработали анализ крови, способный обнаруживать рак, механизмы устойчивости опухолей к лечению и повреждение тканей, вызванное неонкологическими заболеваниями.

Новый тест анализирует молекулы РНК в кровотоке. Этот тип РНК называется клеточно-свободной (cell-free RNA), так как эти крошечные молекулы больше не находятся внутри клетки. В крови всегда присутствуют фрагменты как ДНК, так и РНК — побочные продукты естественной гибели клеток всех типов тканей и органов, включая злокачественные опухоли.

Исследователи потратили более шести лет на разработку новых методов для таргетинга матричной РНК (messenger RNA) в крови, а затем использовали их для:

• Выявления наличия рака на разных стадиях.
• Отслеживания резистентности к противоопухолевой терапии.
• Мониторинга степени повреждения здоровой ткани.

«Подобно тому, как археологи могут изучать древние общества по оставленному ими мусору, мы можем многое узнать о том, что происходит в клетках тела пациента, на основе деградировавших молекул РНК, которые выводятся через кровь», — сказал соавтор исследования Максимилиан Дин (Maximilian Diehn). — «Мы разработали чувствительный, универсальный новый тип жидкой биопсии, который измеряет клеточно-свободную и циркулирующую опухолевую РНК и имеет потенциал для улучшения персонализированной медицины при онкологических и неонкологических заболеваниях».

Статья с описанием метода и его применений была опубликована в журнале Nature 16 апреля 2025 года.

Выявление рака и резистентности к лечению

Клеточно-свободной РНК в крови немного, и около 95% из нее составляет рибосомальная РНК. Новый тест анализирует матричную РНК (менее 5% от всего пула), поскольку эти молекулы служат сигналом о том, какие гены экспрессируются в белки.

Исследователи ограничили анализ экспрессии генов группой из примерно 5000 генов, которые обычно не экспрессируются в крови здоровых людей. Фокусировка на этих генах с низкой распространенностью (rare abundance genes) повысила способность теста правильно идентифицировать рак более чем в 50 раз. Тест обнаружил РНК рака легких у 73% пациентов с этим диагнозом, включая ранние стадии.

Обнаружение клеточно-свободной матричной РНК означает, что анализ крови способен отслеживать состояния, не связанные с генетическими мутациями, на которых основано большинство ДНК-тестов, например, некоторые причины резистентности к лечению рака.

«К сожалению, у значительной части наших пациентов, проходящих лечение от рака, терапия в итоге перестает работать, и эта резистентность часто основана на адаптациях, которые не связаны с генетическими изменениями, а скорее с изменением поведения клеток», — пояснил соавтор Эш Ализаде (Ash Alizadeh).

Преодоление помех и работа с архивными образцами

До того как команда смогла считать информацию из клеточно-свободной матричной РНК в крови, им пришлось преодолеть влияние тромбоцитов — клеток крови, ответственных за свертывание и содержащих РНК, но не ДНК. Чтобы тромбоциты не влияли на результаты, исследователи разработали комбинацию молекулярных и вычислительных стратегий, которые «вычитают» вклад этих многочисленных клеток.

Этот вычислительный подход означает, что метод работает как на свежесобранных образцах крови, так и на ранее собранных и хранящихся.

«Это означает, что тест можно использовать для исследования образцов крови, уже находящихся в морозильнике, например, из завершенного клинического испытания, и это может помочь найти молекулярную сигнатуру, предсказывающую, кто ответил на препарат, а кто нет», — сказал Дин.

Неонкологическое применение

Новый метод также предоставляет полезную информацию для неонкологических применений. Тест обнаружил высокие уровни нормальной легочной РНК в образцах крови пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС), находящихся на ИВЛ, — состоянием, которое серьезно повреждает легкие.

Количество нормальной легочной РНК в образцах пациентов с COVID-19 отражало тяжесть их состояния. Исследователи также обнаружили нормальную легочную РНК в крови здоровых курильщиков, что, возможно, указывает на микроскопическое повреждение легких, вызванное курением.